KR20060102917A - 풍력 발전용 가로등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력발전기를 사용하는 가로등에서 가장 효율좋게 바람을 이용하는 동시에 외등의 점등시 도로측과 인도측이 모두 밝게 점등 할 수 있는 풍력 발전용 가로등을 제공하고자 하는 것으로 , 풍력에 의하여 회전체를 회전시켜 전기가 발전되게 하는 발전장치와, 상기 발전장치의 출력이 축전지에 인가되게 구성된 공급전원 공급부와, 축전지에 충전된 전압으로 상기 공급전원 공급부로 인가되는 전원을 차단하는 축전지 전원공급부와, 상기 축전지의 전원을 공급 받아 구동되고 센서에 의하여 빛이 없는 경우에 구동되는 자동점등부와, 상기 자동점등부에서 공급되는 전원을 받아 점등되고, 가로등 몸체의 삼각 고정틀의 상하측에 고정된 외등으로 구성되어 풍력을 이용하여 자동적으로 축전지에 충전함과 동시에 과충전을 방지하고, 센서에 의하여 빛의 유무에 따라 자동으로 점등할 수 있게 한 것이다.

가로등, 풍력발전기, 공급전원 공급부, 센서, 축전지 전원공급부 ,자동점등부

Description

풍력 발전용 가로등{Street light for driving wind power}

도 1는 본 발명에서 사용되는 풍력발전을 사용하는 가로등의 개요를 나타낸 사시도,

도 2는 풍력발전을 사용하여 충전된 전원으로 가로등의 점등을 제어하는 본 발명의 제어회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 기초부 2 : 몸체

3 : 콘트롤부 4, 5 : 외등

10 : 발전장치 11 : 공급전원 공급부

12 : 축전지 전원공급부 13, 14 : SCR

15 : 축전지 20 : 자동점등부

D1, d2 : 다이오드 R1, R2...: 저항

C1,C2...: 콘덴서 VR1, VR2 : 가변저항

L1 : 릴레이 LS : 릴레이 스위치

S1 : 센서

본 발명은 풍력 발전용 가로등에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바람의 힘으로 발생된 전기를 축전지에 충전한 후 빛이 없는 경우에 자동으로 점등되게 한 것이다.

풍력 및 태양광 발전 시스템은 청정에너지로서 에너지 위기 이후 세계 각국에서 지속적인 기술 개발을 하고 있으며, 전 세계적으로 상용화가 활발하게 진행되 고 있다.

그러나 종래의 가로등의 경우에는 대체적으로 태양광을 이용한 발전시스템을 채택하고 있으나, 태양열을 이용하는 시스템의 경우에는 날씨변화에 따라 많은 영향을 받고 있기 때문에 효율적이지 못한 것이었다.

특히 교각에 설치되는 가로등의 경우에는 지면보다 높은 위치에 놓이게 되므로 풍력을 이용하는 것이 더 효율적이며, 우리나라와 같이 산악지형이 많은 지역의 경우도 풍력발전을 이용하여 가로등을 사용하는 것이 보다 효율적이다.

또한 풍력발전을 사용하여 가로등에 적용하는 경우에도 여러 가지 문제점이 있는 것으로, 가장 효율좋게 바람을 이용할 수 있게 할 필요가 있으며, 외등의 점등시 도로측과 인도측이 모두 밝게 점등 할 필요가 있으며, 또한 풍력을 이용하여 자동적으로 축전지에 충전함과 동시에 과충전을 방지할 필요가 있는 것이었다.

본 발명은 이와같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로,

본 발명의 목적은 풍력발전기를 사용하는 가로등에서 가장 효율좋게 바람을 이용하는 동시에 외등의 점등시 도로측과 인도측이 모두 밝게 점등 할 수 있는 풍력 발전용 가로등을 제공하고자 하는 것이다,

다른 목적은 풍력을 이용하여 자동적으로 축전지에 충전함과 동시에 과충전을 방지하고, 센서에 의하여 빛의 유무에 따라 자동으로 점등할 수 있는 풍력 발전용 가로등을 제공하고자 하는 것이다.

이와같은 목적은 풍력에 의하여 회전체를 회전시켜 전기가 발전되게 하는 발전장치와, 상기 발전장치의 출력이 축전지에 인가되게 구성된 공급전원 공급부와, 축전지에 충전된 전압으로 상기 공급전원 공급부로 인가되는 전원을 차단하는 축전지 전원공급부와, 상기 축전지의 전원을 공급 받아 구동되고 센서에 의하여 빛이 없는 경우에 구동되는 자동점등부와, 상기 자동점등부에서 공급되는 전원을 받아 점등되고, 가로등 몸체의 삼각 고정틀의 상하측에 고정된 외등으로 이루어지며, 풍력을 이용하여 자동적으로 축전지에 충전함과 동시에 과충전을 방지하고, 센서에 의하여 빛의 유무에 따라 자동으로 점등할 수 있다.

이를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1는 본 발명에서 사용되는 풍력발전을 사용하는 가로등의 개요를 나타낸 사시도로서 하나의 예를 나타내고 있으나, 터널등, 무인등대 등과 같이 발전을 한후 충전하여 출력을 얻은 모든 시스템에 적용 할수가 있다.

풍력발전을 사용하는 가로등 (30)은 상부에 센서 (S1)가 장착되어 있고, 그 하단에 발전장치 (10)를 가지고 있다.

이 발전장치 (10)는 풍력을 사용하는 발전장치로서 내부에 회전자와 고정자가 구성되어 회전자의 자석에서 유기되는 유기 기전력이 고정자의 인덕턴스 코일을 통하여 출력하게 되고, 이 전원이 도 2의 회로에 인가된다.

상기 풍력발전장치 (10)는 하나의 날개가 반호 (16)형상을 이루고 있고, 이 반호 (16)형상의 날개가 원호 주위에 일정간격을 두고 다수개 고정되어 있다.

또한 가로등 몸체 (2)의 중간측에서 직삼각형 형상의 고정틀 (17)이 연결되어 몸체와 일체가 되게 용접되어 있다.

이 고정틀 (17)의 상부측의 외등 (4)은 자동차가 주행하는 도로측을 점등할수 있게 높게 고정되어 있으며, 상기 고정틀 (17)의 하부측 외등 (5)은 사람이 통행하는 인도측을 점등할수 있게 고정되어 있다.

또한 상기 발전장치 (10)의 출력은 내부선을 통하여 콘트롤부 (3)와 연결된후 축전지 (15)에 전원을 충전할수 있게 구성되어 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.

미설명 부호인 기초부 (1)는 가로등을 바닥에 고정시 지면에 매설되는 부분으로 대개 콘크리트 구조물로 이루어져 있다.

도 1의 풍력발전을 사용하는 발전장치 (10)는 바람이 부는 경우 반호 (16)형상의 날개가 바람을 받아 회전하는 것으로 원호 주위에 일정간격을 두고 360도로 설치되어 있어 어느 쪽에서 라도 바람이 부는 경우에는 회전을 하게 된다. 이와같이 회전력에 의하여 내부의 회전자가 회전하면, 내부의 회전자와 고정자사이의 유도 기전력에 의하여 전기가 발생하고 도 2와 같은 회로를 통하여 축전지 (15)에 충전함과 동시에 외등 (4)을 점등하게 된다.

도 2는 풍력발전을 사용하여 충전된 전원으로 가로등의 점등을 제어하는 본 발명의 제어회로도이다. 도 1의 풍력 발전장치와 동일한 부분에 대하는 동일부호를 부쳐서 설명하고 있다.

발전장치 (10)는 도 1의 풍력을 이용하여 전기를 발생시키는 장치이고, 이 발전장치의 후단에는 공급전원 공급부 (11)를 통하여 축전지 (15)에 전원이 공급되게 연결되어 있고, 이 축전지 (15)의 타측으로 축전지 전원공급부 (12)가 연결되어 축전지 (15)의 용량이상 전원이 공급되면 자동적으로 차단되게 구성되어 있다.

또한 축전지 (15)의 출력측에는 자동점등부 (20)가 연결되어 센서에 인가되는 빛의 양에 따라 자동으로 점등되게 구성되어 있다.

상기 공급전원 공급부 (11)는 다이오드 (D1)와 SCR (13)을 통하여 축전지 (15)에 전원이 공급되게 구성되고, SCR (13)의 게이트측은 저항 (R3) 및 다이오드 (D3)를 통하여 SCR (13)이 트리거 되도록 구성되어 있다,

또한 축전지 전원공급부 (12)는 축전지의 전원이 저항 (R5) 및 가변저항 (VR1)을 통하여 콘덴서 (C3)에 충전되게 구성되어 있고, 이 충전된 전원은 제너다 이오드 (ZD)를 도통시킬수 있게 콘덴서 (C3)가 연결되어 있다.

그리고 이 제너다이오드 (ZD)의 출력이 저항 (R5)을 통하여 SCR (14)의 게이트 측에 인가되게 구성하여 SCR (14)의 도통시 공급되는 전원이 저항 (R3),(R4) 및 SCR (14)을 통하여 접지로 흐르도록 구성되어 있다.

축전지 (15)의 출력측에 연결된 자동점등부 (20)는 일측으로 축전지의 전원이 릴레이 스위치 (LS)를 통하여 외등 (4)으로 공급되게 구성되어 있고, 타측으로 저항 (R1),(R2), 다이오드 (D1), 콘덴서 (C1),(C2)를 통하여 센서 (S1)에 인가되게 구성하고, 이 센서의 출력측에 릴레이 (L1)가 연결되어 릴레이 스위치 (LS)의 온/오프를 제어하게 구성되어 있다. 여기서 센서 (S1)는 빛의 양에 따라 구동되는 여러 가지 센서가 사용될수 있으나, 이 도면에서는 CdS 소자를 사용하고 있다.

이와같이 구성된 본 발명에서 풍력발전이 수행되면, 발전장치 (10)내에서 회전자가 회전하여 고정자에 여기된 전원은 공급전원공급부 (11)를 통하여 축전지 (15)에 인가되는 동시에 자동점등부 (20)에 인가하게 된다.

따라서 빛이 없는 경우에는 자동점등부 (20)를 통하여 외등 (4)을 점등하게 되나, 먼저 축전지 (15)에 충전 및 방전되는 과정을 설명한다.

축전지 (15)에 충전된 전원이 낮은 경우에는 축전지 전원공급부 (12)의 전원이 SCR (14)의 게이트측으로 설정된 전원보다 저전원이 공급되므로 SCR (14)은 차단상태를 유지하게 된다.

그리고 발전장치 (10)의 전원은 저항 (R3) 및 다이오드 (D3)를 통하여 SCR (13)의 게이트 측에 인가되어 SCR (13)를 트리거 시키므로 발전장치 (10)의 전원은 다이오드 (D5) 및 SCR (13)를 통하여 축전지 (15)에 공급되어 충전 상태가 유지된다.

이와 같은 충전상태에서 축전지 (15)에 충전이 완료되면, 저항 (R6) 및 가변저항 (VR1)을 통하여 인가되는 분배전원이 콘덴서 (C3)를 충전시키게 되고, 이 충전된 전원이 제너다이오드 (ZD)를 도통시켜 SCR (14) 게이트 측에 인가되므로 SCR (14)이 도통하여 접지측으로 흐르게 하고 있다. 이때 SCR (14)의 도통시 이 전원이 바로 자동점등부 (20)에 인가되게 구성할수도 있다.

이와같이 축전지 전원공급부 (12)에 설정된 전원보다 축전지의 전압이 낮은 경우에는 공급 전원공급부 (11)를 통하여 인가되는 전원을 축전지에 충전시키게 된다.

자동점등부 (20)는 축전지 (15)의 전원이나 상기 발전장치 (10)를 통하여 인가되는 전원이 직접 공급되게 구성되어 있으며, 센서 (S1)에서 빛이 없는 경우에 외등 (4)이 점등되게 하고 있다.

즉, 센서 (S1)가 CdS소자의 경우에 빛이 없는 경우에는 저항값이 커지고, 빛을 받으면 저항값이 적어지는 소자로서 빛이 인가된 경우 저항 (R1),(R2) 및 다이오드 (D1)를 통하여 센서 (S1)에 인가되고, 이때 센서의 저항값이 적으므로 릴레이 (L1)를 통하여 전류가 흐르게 되고, 이 릴레이 (L1)에 의하여 릴레이스위치 (LS)가 도면과 같이 접속되어 외등 (4)은 소등상태를 유지하게 된다.

어두운 밤의 경우는 센서 (S1)의 저항값이 높아지게 되어 저항 (R1),(R2) 및 다이오드 (D1)를 통하여 공급되는 전원이 센서 (S1)에서 차단되므로 릴레이 (L1)가 차단상태가 되므로 이와 연동되는 릴레이 스위치 (LS)는 접점 (a)에 연결되어 외등 (4)에 전원을 공급하여 밤이나 햇빛이 없는 경우에는 가로등이 점등하게 된다.

결과적으로 바람이 있는 경우에는 방향에 불구하고 반호 (16)형상의 날개가 회전하여 풍력발전을 하게 되고, 도 2의 회로에 의하여 콘트롤되어 발전장치의 전력을 축전지 (15)에 충전시키게 되고, 이때 과충전시에는 충전전류를 차단하게 된다. 또한 자동 점등회로에서 빛이 없는 밤에 자동으로 외등 (4),(5)을 점등시키고, 낮에는 외등 (4),(5)을 소등시킬 수가 있다.

특히 본 발명은 외등 (4), (5)의 점등시 직삼각형 고정틀 (17)을 구성하여 도로측은 높게 설치된 외등 (4)이 점등되게 하고, 인도측은 상대적으로 낮게 설치된 외등 (5)이 점등되게 하므로써 인도의 통행자 및 자동차에게 돌립적으로 조명을 비춰줄 수 있는 효과가 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 풍력을 이용하여 발전하여 가로등을 점등시키므로 악천후와 같은 조건에도 전력을 공급할 수 있으며, 우리나라와 같이 산악지형이 많은 곳에서는 태양을 이용하는 가로등보다 더 효율적으로 전력을 생사할 수가 있 다.

또한 풍력발전기를 사용하여 전원을 가로등에 공급하여 외등의 점등시에 외등의 비추는 것을 별개로 설정하고 있어 도로측과 인도측을 모두 비출수가 있으며, 자동적으로 축전지에 충전함과 동시에 과충전을 방지하고, 센서에 의하여 빛의 유무에 따라 자동으로 점등할 수 있는 효과가 있는 것이다. 특히 본 발명은 풍력발전을 하여 구동되는 가로등에 대하여 기술하고 있으나, 이는 가로등에 한정되는 것이 아니고, 풍력을 이용하는 시스템에 그대로 적용할 수 가 있으며, 예를 들면, 터널, 가정용 전등, 무인등대 등과 같은 시스템에 그대로 적용할수 있으며, 이때에 동일한 효과를 얻을 수가 있다.

Claims (1)

1. 풍력에 의하여 회전체를 회전시켜 전기가 발전되게 하는 발전장치 (10)와,

   상기 발전장치 (10)의 출력이 축전지 (15)에 인가되게 구성된 공급전원 공급부 (11)와,

   축전지 (15)에 충전된 전압으로 상기 공급전원 공급부 (11)로 인가되는 전원을 차단하는 축전지 전원공급부 (12)와,

   상기 축전지 (15)의 전원을 공급 받아 구동되고 센서 (S1)에 의하여 빛이 없는 경우에 구동되는 자동점등부 (20)와,

   상기 자동점등부 (20)에서 공급되는 전원을 받아 점등되고, 가로등 몸체의 삼각 고정틀 (17)의 상하측에 고정된 외등 (4),(5)으로 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 가로등.

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